﻿using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace ArithmeticFramework
{
   public class Quicksort
    {
        /// <summary>        
        /// Quick Sort       
        /// </summary>    
        /// <typeparam name="T"></typeparam>      
        ///<param name="array"></param>       
        public static void QuickSort<T>(T[] array, int left, int right) where T : IComparable
        {
            if (left < right)
            {
                int middle = GetMiddleFroQuickSort<T>(array, left, right);
                QuickSort<T>(array, left, middle - 1);
                QuickSort<T>(array, middle + 1, right);
            }
        }

        /// <summary>        
        /// get the index of the middle value for qucik sort        
        /// </summary>        
        /// <typeparam name="T"></typeparam>        
        /// <param name="array"></param>        
        /// <param name="left"></param>        
        /// <param name="right"></param>        
        /// <returns></returns>        
        private static int GetMiddleFroQuickSort<T>(T[] array, int left, int right) where T : IComparable
        {
            T key = array[left];
            while (left < right)
            {
                while (left < right && key.CompareTo(array[right]) < 0)
                {
                    right--;
                }
                if (left < right)
                {
                    T temp = array[left];
                    array[left] = array[right];
                    //Console.WriteLine("array[{0}]:{1} ---->  arry[{2}]:{3}", left, temp, right, array[right]);        
                    left++;
                }
                while (left < right && key.CompareTo(array[left]) > 0)
                {
                    left++;
                }
                if (left < right)
                {
                    T temp = array[right];
                    array[right] = array[left];
                    //Console.WriteLine("array[{0}]:{1} ----> arry[{2}]:{3}", right, temp, left, array[left]);      
                    right--;
                }
                array[left] = key;
            }
            //Console.WriteLine("find the middle value {0} and the index {1}", array[left], left);          
            return left;
        }

        public static void Test()
        {
            int[] array = new int[] { 43, 23, 80, 15, 789, 27, 90, 69, 66, 158, 45, 32, 1, 22, 77, 66, 44 };
            Console.WriteLine("before quick sort");
            foreach (int i in array)
            {
                Console.Write(i + "->");
            }
            Console.WriteLine();

            QuickSort<int>(array, 0, array.Length - 1);
            Console.WriteLine("after quick sort");
            foreach (int i in array)
            {
                Console.Write(i + "->");
            }
            Console.WriteLine();
        }
    }
    /*******
     * 快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
 
    算法过程　　设要排序的数组是A[0]……A[N-1]，首先任意选取一个数据（通常选用第一个数据）作为关键数据，然后将所有比它小的数都放到它前面，所有比它大的数都放到它后面，这个过程称为一趟快速排序。一趟快速排序的算法是： 


　　1）设置两个变量I、J，排序开始的时候：I=0，J=N-1； 


　　2）以第一个数组元素作为关键数据，赋值给key，即 key=A[0]； 


　　3）从J开始向前搜索，即由后开始向前搜索（J=J-1），找到第一个小于key的值a[j]，并与key交换； 


　　4）从I开始向后搜索，即由前开始向后搜索（I=I+1），找到第一个大于key的a[i]，与key交换； 


　　5）重复第3、4、5步，直到 I=J； (3,4步是在程序中没找到时候j=j-1，i=i+1。找到并交换的时候i， j指针位置不变。另外当i=j这过程一定正好是i+或j+完成的最后另循环结束)
 

　　例如：待排序的数组A的值分别是：（初始关键数据：X=49） 注意关键X永远不变.永远是和X进行比较 无论在什么位子 最后的目的就是把X放在中间小的放前面大的放后面
 

　　A[0] 、 A[1]、 A[2]、 A[3]、 A[4]、 A[5]、 A[6]： 


　　49 38 65 97 76 13 27 


　　进行第一次交换后： 27 38 65 97 76 13 49 


　　( 按照算法的第三步从后面开始找)
 

　　进行第二次交换后： 27 38 49 97 76 13 65 


　　( 按照算法的第四步从前面开始找>X的值，65>49,两者交换，此时：I=3 ) 


　　进行第三次交换后： 27 38 13 97 76 49 65 


　　( 按照算法的第五步将又一次执行算法的第三步从后开始找 


　　进行第四次交换后： 27 38 13 49 76 97 65 


　　( 按照算法的第四步从前面开始找大于X的值，97>49,两者交换，此时：J=4 ) 


　　此时再执行第三步的时候就发现I=J，从而结束一趟快速排序，那么经过一趟快速排序之后的结果是：27 38 13 49 76 97 65，即所以大于49的数全部在49的后面，所以小于49的数全部在49的前面。 


　　快速排序就是递归调用此过程——在以49为中点分割这个数据序列，分别对前面一部分和后面一部分进行类似的快速排序，从而完成全部数据序列的快速排序，最后把此数据序列变成一个有序的序列，根据这种思想对于上述数组A的快速排序的全过程如图6所示： 


　　初始状态 {49 38 65 97 76 13 27} 


　　进行一次快速排序之后划分为 {27 38 13} 49 {76 97 65} 


　　分别对前后两部分进行快速排序 {27 38 13} 经第三步和第四步交换后变成 {13 27 38} 完成排序。
 

　　{76 97 65} 经第三步和第四步交换后变成 {65 76 97} 完成排序。

     * 
     * 
     * **/
}